麦克斯韦方程和介电常数概述.docxVIP

麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是电磁学中最基本的方程，最初由麦克斯韦总结得出，包括有20个方程和20个变量，现在的矢量方程组是由后人在麦克斯韦原始方程组的基础上总结出来的。麦克斯韦在总结库伦、高斯、法拉第等人的研究成果的基础上，在假设的基础上，把库伦和法拉第的电学和磁感应推广到一半的基础。麦克斯韦假设变化的电场能激发磁场，变化的磁场也能激发电场，并引入了一个十分重要的概念——位移电流（本质就是变化的电场）。位移电流的引入安培环路定理在电容充放电的过场中，存在很大的缺陷，当闭合曲面穿过电容中间时，如下图所示计算得出如下矛盾：由于这一矛盾的得出，麦克斯韦引入了唯一电流的概念，电容在充放电的过程中，极板上的电荷处于变化的状态，麦克斯韦认为接上交变点源的极板间存在着变化的电场，而变化的电场在极板间激发了变化的磁场，从而是电路回路中总的电流=传导电流+位移电流，形成一个完整的闭合回路，解决了上述的矛盾。位移电流的引入证明了变化的电场能激发磁场，从而与法拉第的变化的磁场能激发电场结合，形成了完整的电磁理论。位移电流的引入并结合库伦、法拉第等的研究成果，运用数学方法计算使麦克斯韦方程组得以成立。现在我们看到的麦克斯韦方程组一般是如下的形式：积分形式：这四个方程描述了电场和磁场的性质，以及变化的电场和磁场相互激发的规律。微分形式：这个文献说是两个D不相同，没有看懂，一直以为两个D是一样的，希望老师能帮我解答下。根据以上四个微分方程能推导出空间场的波动方程，根据波的特点，考虑是在自由空间、均匀介质、非均匀介质以及波导和介质的边界条件，得出相应的波动方程的解，这样就能求解出任一点处的电场强度和磁场强度以及它们的方向。介电常数电偶极子一对带电量分别为+q和-q的电荷，距离为时，可以组成一个电偶极子。电偶极子在其周围能产生电场。当电偶极子所在的空间某点到电荷的具体时，根据库伦定律，可以求出该点的电势强度，又由于电场强度是该点电势的散度，可以进步不求出该点的电场强度。这说明电偶极子能够在空间产生电场。电偶极子的模型以及电力线和等位面如下图：由库伦定律和散度公式推导出的P点电场强度如下式：电偶极子的模型说明电偶极子在周围的空间中能产生电场，如果有大量的电偶极子同时存在于同一空间，利用叠加原理就能求出该空间任意一点处的电场强度。物质的极化电导体由于导体内部存在着大量的可以自由移动的电子，在外加电场的作用下，电子的定向移动形成了电流。理想的电介质是不导电了，即为电绝缘的。电荷被束缚在一个很小的范围内，不能自由的移动，对外呈现电中性，在外加电场的左右下不会形成电流。但是，外加电场能够改变电介质内部带电微子的排列结构，使这些本来杂乱无章的微子按一定的方向排列，使正负中心不再重合，形成电偶极子，而在介质内部产生电场，物质的表面产生了电荷，这就是物质的极化。极化一般有形变极化、离子位移极化、转向极化和空间电荷极化四种。电介质以感应的方式传递电场的作用和影响。’介电常数介电常数是综合反映介质内部电极化行为的一个重要的宏观物理量。介电常数的大小和性质与电介质的结构有关，是湿度、温度和工作频率的函数。在交变环境中，考虑到损耗因素，通常采用复介电常数来表示，工程上仍将介电常数当成一个常量考虑。几点问题介电常数具有色散特性，色散的物理基础是极化的变化能否跟上电场的变化，大于一定频率后，该电介质的极化就跟不上电场的变化了，如果电场频率大于这一频率，是不是电介质就不极化了，还是极化方式不变了？电介质好像还有点像滤波器。本振频率有什么用？在本振频率下电磁波能量是被吸收了，还是能最大程度极化？表面电偶极子可不可以用在天线能量辐射上？我没有看过天线方面的资料。